基于模型试验的富水砂层新意法变形控制研究

为了研究富水砂层中新意法施工的变形控制,本文以青岛地铁3号线保河区间隧道为研究对象,采用自行设计的模型试验,通过对孔隙水、土压力、核心土变形与地表变形的监测,开展新意法在富水砂层中隧道开挖中的变形机理研究。试验中进行了对新意法施工过程的模拟,以循环进尺4 cm进行开挖。结果表明,在全支护条件下的第1～2循环,新意法对围岩及地表变形有很好的控制作用,但由于巨大的水压力,加固薄弱处可能出现管涌现象;在极限破坏状态试验中,水压的加大及钢拱架、喷层的缺失导致在第6循环开挖时,隧道于小导管注浆加固尾端发生了小规模土体塌落;当水压力达到一定程度时,砂层发生瞬时坍塌。表明新意法适用于富水砂层隧道的施工,在施工过程中,应注重加固效果和旋喷桩间的搭接,且在拱脚部位也应具有一定厚度的加固体;富水条件下砂土性质非常不稳定,砂土从变形较小到大变形几乎是瞬间发生的。     

冻融循环下初始含水率对非饱和膨胀土剪切特性试验

为探究冻融循环条件下初始含水率对膨胀土偏应力-应变关系和剪切特性的影响,本文对不同初始含水率的非饱和膨胀土进行了不固结不排水三轴剪切试验。结果表明：1）非饱和膨胀土的偏应力-应变曲线的形式随含水率增大由应变软化逐渐转变为应变硬化,偏应力峰值随含水率增大而降低;2）非饱和膨胀土的抗剪强度随初始含水率的增加呈线性下降趋势;3）非饱和膨胀土在第1次冻融循环后偏应力及抗剪强度大幅度下降,在3~7次冻融循环后达到稳定。初始含水率是影响非饱和膨胀土力学性质的主要原因。     

一种新型静力触探系统在滩浅海工程地质勘查中的应用

滩浅海地区由于其地理环境的特殊性,在工程地质勘查中一直缺乏经济、有效的原位测试手段。本文介绍了一种新型的滩浅海静力触探系统（CPtss）,包括设有贯入装置与液压装置的主体设备和设有充气装置、真空发生装置以及系统控制装置的附属设备,其测试方法包括：主体设备由船拖至目标点位靠自重沉入海底,以液压贯入方式测试海床以下土体的强度,获得触探头强度测试参数。利用该系统在黄河水下三角州开展了现场试验测试,得到了海床土的锥尖阻力、侧摩阻力及摩阻比随深度的变化曲线,在此基础上获得海床土的地基承载力特征值,并对该海域的海床成层性特征进行了初步探讨。该系统运行稳定,操作简单,且具有海上连续走航测试的特点,在今后滩浅海工程地质勘查中具有很好的应用前景。     

冻融循环下加筋膨胀土边坡稳定性模型试验

控制边坡在冻融循环中的劣化作用,可保障季节冻土区域膨胀土边坡长期稳定。为确定土工格栅对膨胀土边坡在冻融循环过程中的稳定效果与工程意义,本文开展了膨胀土边坡模型试验,对比冻融过程中边坡内土压力、含水率、位移、温度变化。结果表明：土工格栅可约束膨胀土冻融裂缝,使裂缝发育更为均匀一致,同时减小边坡位移;加筋材料能抑制边坡水分迁移与热传导并减小土压力变化;对膨胀土边坡加筋处理可显著降低含水率波动幅值,从而减小膨胀土受含水率变化引发的胀缩劣化;不同于普通黏土,膨胀土边坡冻融循环中呈现冻缩融胀特点,而边坡加筋可有效提升冻土区膨胀土边坡的冻融稳定性,具有工程应用价值。     

土样厚度对橡胶加筋膨胀土裂缝演化规律的影响研究

膨胀土具有多裂缝性的不良工程特性,对边坡等膨胀土地区工程具有潜在威胁。再生橡胶加筋膨胀土(ESR)对膨胀土动力、静力以及胀缩性有良好的改良效果。膨胀土的裂缝演化形态会受到土样厚度的影响,本文使用橡胶加筋膨胀土,对照素膨胀土探究橡胶粉末对膨胀土裂缝演化的影响与ESR裂缝的厚度效应。试验共设计未添加橡胶素膨胀土与ESR各4组不同厚度试样展开研究,结果如下：(1)膨胀土自然干燥过程含水率可分为3阶段变化,ESR的含水率变化更为迅速;(2)膨胀土的开裂过程存在明显厚度效应,ESR的厚度效应相较更不明显,裂缝演化更具有均匀性;(3)膨胀土开裂过程中的裂缝总长度与总面积受厚度效应影响严重,橡胶加筋可以约束膨胀土裂缝长度与面积并减少不同厚度样品间差值;(4)膨胀土裂缝发育的分形维数最终在1.4～1.5之间,不同厚度橡胶加筋膨胀土的分形维数变化更为接近。     

崂山地质灾害远程监测预警系统构建

青岛市崂山区具有特殊的自然地理和地质环境条件,在内、外动力地质作用以及人类活动的影响下,引发了崩塌、滑坡、泥石流等突发性地质灾害.本文在详细调查区内地质灾害隐患点的基础上,现场布设以滑坡力、裂缝变形、危岩体位移等自动传感监测装置,监测数据通过采集发送装置无线传输到远程服务器,在地质灾害远程监测预警平台上分析处理后实时发布到网络,若监测数据达到或超出报警值则由平台对外及时进行预警,构建了1套综合的崂山地质灾害远程监测预警系统.     

冻结橡胶加筋膨胀土(ESR)的动力特性研究

作为轻质、高压缩性、弹性大的材料,橡胶加筋土已成功在岩土工程中应用。许多学者对常温条件下的橡胶加筋土进行了一系列静力和动力性能的研究。然而,我国作为世界第三大冻土国家,冻结状态下橡胶加筋膨胀土(Expansion Soil-Rubber,ESR)的动力特性研究还相对处于空白。本文通过低温动三轴试验,研究了冻结条件下橡胶加筋膨胀土(ESR)的动力响应特性,阐释了橡胶掺量对ESR的影响。结果表明:(1)冻结时ESR的滞回曲线呈椭圆形,随橡胶掺量的增加,滞回曲线逐渐变扁平;(2)ESR的剪应力略低于素膨胀土,在橡胶掺量为10%时,ESR的剪应力最小;(3)随着橡胶掺量和剪应变的增大,ESR的剪切模量逐渐减小;(4)在冻结过程中,素膨胀土与ESR的阻尼比皆随剪应变的增加而减小,相比于素膨胀土,ESR的阻尼比要更大。     

黄河三角洲沉积物抗侵蚀性动态变化差异研究

为研究波浪循环荷载作用过程中,细粒土沉积物抗侵蚀性特征的演化及其发生机制,在现代黄河三角洲北部及东北部选择两个典型研究区（遭受严峻侵蚀的车子沟渔村试验区及基本处于侵淤平衡的黄河海港试验区）进行了一系列波浪荷载模拟试验、侵蚀水槽试验及沉积物物理力学性质测试。试验结果发现：原车子沟渔村试验区沉积物抗侵蚀性在无波浪荷载作用或较短的波浪荷载作用条件下,普遍高于黄河海港研究区,但由于其更显著的液化特性,该区沉积物抗侵蚀性更容易被波浪荷载作用降低,这是造成车子沟渔村研究区遭受严峻潮滩侵蚀的重要原因。另外,结合试验结果,对两个研究区沉积年代及沉积物粒度成分特征的分析可知,波浪荷载作用导致海床下部细粒物质向上输运这一次生改造作用加速了海床沉积物的“粗化”进程,从而推进海岸带地区细粒沉积物抗侵蚀性特征的演化     

泥水平衡盾构开挖面稳定性模型试验研究

在泥水平衡盾构施工过程中,如何确保施工安全并减少对周边环境的影响受到国内外学者的广泛关注,地层土体稳定性问题显得尤为重要,但对于砂质地层开挖面稳定性的失稳机制及其稳定性分析尚处于经验阶段。利用大尺寸模型试验,研究了不同水头高度（无水、0.9 m和1.1 m）下两种地层中开挖面主动破坏的发展模式和受力情况。试验中分析了不同水头高度对开挖面主动破坏的影响,研究结果表明：砂质土层中盾构隧道开挖面失稳时,存在土拱效应,使得地表对开挖面主动破坏的响应存在滞后效应;根据水头高度不同,可将砂质地层中开挖面主动破坏发展模式划分为无水模式、低水头模式和高水头模式;在形成泥膜和提供支护力的过程中,会在砂质土层中产生超孔隙水压力,在确定支护力时,应在静止土压力和静水压力的基础上,考虑超孔隙水压力的影响。研究结果对确定开挖面极限支护压力有重要的指导意义。     

橡胶加筋非饱和膨胀土(ESR)抗剪强度特性研究

本文为探究橡胶加筋非饱和膨胀土抗剪强度特性,利用不固结不排水（UU）三轴试验研究了橡胶的尺寸及掺量对非饱和膨胀土的偏应力、破坏应变以及抗剪强度参数内摩擦角和黏聚力的影响。试验结果表明,80目橡胶的掺入效果优于60目橡胶,并且掺入5% 80目的橡胶可以提高素膨胀土的峰值强度,而当橡胶掺量超过5%后,ESR的峰值强度随橡胶掺量的增加而降低。并且峰值强度的降低主要取决于黏聚力数值的减少。值得注意的是,ESR的破坏应变随橡胶掺量的增大而增大,即橡胶的加入主要带来的是膨胀土塑性的增加,以及刚度的降低。ESR的不同的表现主要取决于不同的试验方法、不同的土壤类型和不同的橡胶加筋形式。在本文的试验条件下,掺入5% 80目橡胶粉末是对于提高膨胀土塑性和强度相关性能的最佳选择。